Adhesie niet meer dan 1. De betekenis van het woord "adhesie"

29.10.2019

HECHTING

(van lat. adhaesio -), het ontstaan van een verbinding tussen de oppervlaktelagen van twee heterogene (vaste of vloeibare) lichamen (fasen) die met elkaar in contact worden gebracht. Het is het resultaat van intermoleculaire interactie, ionisch of metaalachtig. verbindingen. speciaal geval A.- - invloed van identieke lichamen in contact. Grensgeval A. - chem. impact op het grensvlak (chemisorptie) met de vorming van een chemische laag. verbindingen. A. wordt gemeten door kracht of scheidingsarbeid per eenheid. oppervlaktecontactgebied (adhesienaad) en wordt extreem groot bij volledig contact over het gehele contactgebied van de lichamen (bijvoorbeeld bij het aanbrengen van een vloeistof (vernis, lijm) op een vast lichaam onder omstandigheden van volledige bevochtiging; de vorming van het ene lichaam als een nieuwe fase van het andere; de vorming van galvaniseren enz.).

In het proces van A. neemt het vrije lichaam af. De afname van deze energie per 1 cm2 lijmvoeg wordt genoemd. vrije energie A. fA, wat gelijk is aan het werk van lijmscheiding WA (met het tegenovergestelde teken) onder omstandigheden van een omkeerbare isotherm. proces en wordt uitgedrukt in termen van spanning op de grensvlakken van het eerste lichaam - ext. omgeving (waarin de lichamen zich bevinden) s10, het tweede lichaam is de omgeving s20, het eerste lichaam is het tweede lichaam s12:

FA=WA=s12-s10-s20.

Bij volledige bevochtiging q=0 en W=2s10.

Een reeks methoden voor het meten van de kracht van scheiding of chippen met A. genaamd. adgez i o m e t r i e y. A. kan gepaard gaan met onderlinge diffusie van de in-in, wat leidt tot vervaging van de lijmnaad.

Fysiek encyclopedisch woordenboek. - M.: Sovjet-encyclopedie. . 1983 .

HECHTING

(van het Latijnse adhaesio - plakken, samenhang, aantrekking) - verbinding tussen ongelijksoortige gecondenseerde lichamen bij hun contact. Een speciaal geval van A. is autohesie, die zich manifesteert wanneer homogene lichamen met elkaar in contact komen. Bij A. en autohesie blijft de fasegrens tussen de lichamen behouden, in tegenstelling tot samenhang, het bepalen van de verbinding in het lichaam binnen één fase. Naib. Waar het om gaat is A. tot een stevige ondergrond (substraat). Afhankelijk van de eigenschappen van de lijm (hechtlichaam), A. vloeistoffen en vaste stoffen(deeltjes, films en gestructureerde elastoviscoplastische massa's, bijv. smelten, bitumen). Autohesie is kenmerkend voor vaste films in meerlaagse coatings en deeltjes; het bepaalt dispersiesystemen en samenstellingen. materialen (poeders, aarde, beton, enz.).

A. hangt af van de aard van de contactlichamen, St. in hun oppervlakken en het contactgebied. A. wordt bepaald door de krachten van intermoleculaire aantrekkingskracht en wordt versterkt als een of beide lichamen elektrisch geladen zijn, als een donor-acceptorbinding wordt gevormd bij contact van de lichamen, en ook door capillaire condensatie van dampen (bijvoorbeeld water) op oppervlakken, als gevolg van het optreden van chemicaliën. verbinding tussen de lijm en de ondergrond. Tijdens het diffusieproces kunnen de moleculen van de contactlichamen elkaar doordringen, kan het grensvlak tussen fasen worden uitgewassen en kan het atoom in cohesie gaan. De waarde van A. kan veranderen met adsorptie aan de fasegrens, evenals door de mobiliteit van polymeerketens Tussen vaste stoffen in vloeibaar medium een dunne laag vloeistof wordt gevormd en ontstaat, waardoor A wordt voorkomen. Het gevolg van A. vloeistof naar het oppervlak van een vaste stof is bevochtigen.

Mogelijkheid en bij isotherm. omkeerbaar proces wordt bepaald door het verlies van vrije oppervlakte-energie, wat gelijk is aan het evenwichtswerk van adhesie:

waar zijn de oppervlaktespanningen van substraat 1 en lijm 2 op de grens met omgeving 3 (bijvoorbeeld met lucht) naar A. en met A. Met een toename van de oppervlaktespanning van het substraat groeit A. (het is bijvoorbeeld groot voor metalen en klein voor polymeren). De gegeven vergelijking is het startpunt voor het berekenen van de evenwichtsarbeid van een A.-vloeistof. A. vaste stoffen wordt gemeten door de waarde van ext. blootstelling aan loslating van de lijm, A. en autohesie van deeltjes - gemiddelde sterkte(berekend als een wiskundige verwachting), en poeder - beats. met geweld. De krachten van A. en autohesie van deeltjes verhogen de wrijving tijdens de beweging van poeders.

Bij het afscheuren van films en gestructureerd. massa's, de kleefkracht wordt gemeten, randen, behalve A., omvatten de kracht op vervorming en de stroom van het monster, de ontlading van een dubbele elektrische. laag en andere verschijnselen. Hechtsterkte hangt af van de afmetingen (dikte, breedte) van het monster, de richting en snelheid van aanbrengen van de buitenkant. pogingen. Wanneer de hechting zwak is in vergelijking met cohesie, treedt lijmscheiding op, en wanneer cohesie relatief zwak is, treedt een cohesiescheur van de lijm op. A. polymeer, verf en andere films worden bepaald door bevochtiging, de voorwaarde voor de vorming van het contactgebied met een vloeibare lijm en, wanneer deze uithardt, de vorming van een inwendig. spanningen en ontspanning. processen, de invloed van externe. omstandigheden (druk, temperatuur, elektrische velden, enz.), en de sterkte van lijmverbindingen is ook de samenhang van de uitgeharde lijmlaag.

Wijziging A. wegens het optreden van een dubbele elektrische. laag in de contactzone en de vorming van een donor-acceptorbinding voor metalen en kristallen wordt bepaald door de toestanden van de externe. elektronen van atomen van de oppervlaktelaag en kristaldefecten. roosters, halfgeleiders - oppervlaktetoestanden en de aanwezigheid van onzuiverheidsatomen, en diëlektrica - het dipoolmoment van functionele groepen moleculen aan de fasegrens. Het contactgebied (en de waarde van A.) van vaste lichamen hangt af van hun elasticiteit en plasticiteit. A. kan worden versterkt door activering, d.w.z. veranderingen in morfologie en energie. mechanische oppervlakken reiniging, reiniging met oplossingen, evacuatie, blootstelling aan el.-mag. straling, ionenbombardement, evenals de introductie van decomp. functionele groepen. Middelen. A. metaal. films wordt bereikt door elektrodepositie, metaal. en niet-metaal. film - thermisch. verdamping en vacuümafzetting, vuurvaste films - met behulp van een plasmastraal.

De reeks methoden voor het bepalen van A. genoemd. adhesiometrie, en de apparaten die ze implementeren - adhesiometers. A. kan worden gemeten met behulp van direct (kracht bij verbroken lijmcontact), niet-destructief (door wijziging van de parameters van ultrasone en elektromagnetische golven door absorptie, reflectie of breking) en indirect (kenmerkend voor A. onder vergelijkbare omstandigheden alleen relatief, voor bijvoorbeeld films afpellen na kerven, het oppervlak kantelen voor poeders, enz.) methoden.

Lett.: Zimon A.D., Adhesion of dust and powders, 2e druk, M., 1976; zijn eigen, Adhesion of films and coatings, M., 1977; zijn, Wat is adhesie, M., 1983; Deryagin B.V., Krotova N.A., Smilga V.P., Adhesion of solids, M., 1973; 3imon A.D., Andrianov E.I., Autogesia bulkmaterialen, M., 1978; Basin V.E., Hechtsterkte, M., 1981; Coagulatiecontacten in verspreide systemen, M., 1982; Vakula V.L., Pritykin L.M., Fysische chemie van polymeeradhesie, M., 1984. A.D. Zimon.

Fysieke encyclopedie. In 5 delen. - M.: Sovjet-encyclopedie. Hoofdredacteur A. M. Prokhorov. 1988 .

synoniemen:

Kijk wat "ADGESION" is in andere woordenboeken:

- (van het Latijn adhaesio plakken) in de natuurkunde, de hechting van oppervlakken van ongelijksoortige vaste en/of vloeibare lichamen. Adhesie is te wijten aan intermoleculaire interacties (van der Waals, polair, soms de vorming van chemische bindingen of ... ... Wikipedia

adhesie- hechtsterkte Het geheel van krachten die de coating binden aan het te schilderen oppervlak. [GOST R 52804 2007] adhesie Een oppervlaktefenomeen dat resulteert in adhesie tussen ongelijksoortige materialen die met elkaar in contact worden gebracht onder invloed van fysieke ... ... Technisch vertalershandboek

Adhesie- - hechting van oppervlakken van ongelijksoortige lichamen. Het wordt bereikt bij het aanbrengen van gegalvaniseerde en verfcoatings, lijmen, lassen, enz., Evenals tijdens de vorming van oppervlaktefilms (bijvoorbeeld oxide, sulfide). Wanneer de moleculen van hetzelfde... Encyclopedie van termen, definities en verklaringen bouwstoffen

- (lat. adhaesio, van adhaerere tot plakken, verbonden zijn). Vasthouden, grip. Woordenboek buitenlandse woorden opgenomen in de Russische taal. Chudinov A.N., 1910. HECHTING lat. adhaesio, van adhaerere, plakken. Plakken. Verklaring van 25.000 buitenlandse ... Woordenboek van vreemde woorden van de Russische taal

Plakken, lijmen, plakken, lijmen, hechten Woordenboek van Russische synoniemen. adhesie zelfstandig naamwoord, aantal synoniemen: 5 lijmen (12) … Synoniem woordenboek

adhesie- en goed. adhésion f., Duits Adhäsion lat. adhaesio-adhesie. 1372. Lexis. De hechting van de oppervlakken van twee verschillende vaste of vloeibare lichamen. SIS 1985. Het fenomeen lijmen is al lang bekend, maar relatief recent begonnen ze na te denken over de aard ervan ... ... Historisch woordenboek van gallicismen van de Russische taal

- (van lat. adhaesio plakken) adhesie van oppervlakken van ongelijksoortige lichamen. Dankzij hechting is het aanbrengen van galvanische en verfcoatings, lijmen, lassen, enz., evenals de vorming van oppervlaktefilms (bijvoorbeeld oxide) mogelijk ... Groot encyclopedisch woordenboek

HECHTING, de aantrekkingskracht van de moleculen van de ene stof op de moleculen van een andere. In rubbers, lijmen en pasta's, de eigenschap van hechting om verschillende stoffen bij elkaar te houden. zie ook COHESIE ... Wetenschappelijk en technisch encyclopedisch woordenboek

Het concept van cohesie en adhesie. Bevochtigen en verspreiden. Het werk van adhesie en cohesie. Dupre's vergelijking. Bevochtigingshoek. Wet van Young. Hydrofobe en hydrofiele oppervlakken

In heterogene systemen worden intermoleculaire interacties onderscheiden binnen fasen en tussen fasen.

samenhang - aantrekking van atomen en moleculen binnen een aparte fase. Het bepaalt het bestaan van materie in gecondenseerde toestand en kan te wijten zijn aan intermoleculaire en interatomaire krachten. concept adhesie, bevochtigen En verspreiden verwijzen naar interface-interacties.

Adhesie zorgt voor een verbinding tussen twee lichamen van een bepaalde sterkte door fysische en chemische intermoleculaire krachten. Overweeg de kenmerken van het cohesieproces. Het werk samenhang wordt bepaald door het energieverbruik voor het omkeerbare proces van lichaamsruptuur over een sectie die gelijk is aan een oppervlakte-eenheid: W k =2  , waar W k- werk van samenhang;  - oppervlaktespanning

Aangezien een oppervlak tijdens breuk wordt gevormd in twee parallelle gebieden, verschijnt in de vergelijking een coëfficiënt van 2. Cohesie weerspiegelt de intermoleculaire interactie binnen een homogene fase, het kan worden gekarakteriseerd door parameters als de energie van het kristalrooster, interne druk, vluchtigheid , kookpunt, hechting is het resultaat van de neiging van het systeem om de oppervlakte-energie te verminderen. Het adhesiewerk wordt gekenmerkt door het omkeerbaar verbreken van de lijmverbinding, per oppervlakte-eenheid. Het wordt gemeten in dezelfde eenheden als oppervlaktespanning. vol werk hechting met betrekking tot het gehele contactgebied van de lichamen: W s = W een S

Op deze manier, adhesie - werk om de adsorptiekrachten met de formatie te breken nieuw oppervlak in 1m 2 .

Om de relatie tussen het werk van adhesie en de oppervlaktespanning van de op elkaar inwerkende componenten te verkrijgen, stel je twee gecondenseerde fasen 2 en 3 voor, met een oppervlak aan de rand met lucht 1 gelijk aan een oppervlakte-eenheid (Fig. 2.4.1.1).

We nemen aan dat de fasen onderling onoplosbaar zijn. Bij het combineren van deze oppervlakken, d.w.z. bij het aanbrengen van de ene stof op de andere, treedt het fenomeen van adhesie op, omdat: het systeem is tweefasig geworden, dan verschijnt grensvlakspanning  23. Dientengevolge wordt de initiële Gibbs-energie van het systeem verminderd met een hoeveelheid die gelijk is aan de adhesiearbeid:

G + W een =0, W een = - G.

Verandering in de Gibbs-energie van het systeem tijdens het adhesieproces:

G vroeg =  31 +  21 ;

G met \u003d  23;

;

- Dupre's vergelijking.

Het weerspiegelt de wet van behoud van energie tijdens adhesie. Hieruit volgt dat het adhesiewerk groter is, hoe groter de oppervlaktespanning van de initiële componenten en hoe lager de uiteindelijke grensvlakspanning.

De grensvlakspanning wordt 0 wanneer het grensvlakoppervlak verdwijnt, wat optreedt wanneer de fasen volledig zijn opgelost

Gezien het feit dat W k =2  , en de rechterkant vermenigvuldigen met de breuk , we krijgen:

waar W k 2, W k 3 - cohesiewerk van fase 2 en 3.

De oplossingsvoorwaarde is dus dat het adhesiewerk tussen samenwerkende lichamen gelijk moet zijn aan of groter moet zijn dan de gemiddelde waarde van de som van de samenhangende werken. Het is noodzakelijk om de kleefkracht te onderscheiden van het werk van cohesie. W P .

W P – werk besteed aan de vernietiging van de lijmverbinding. Deze waarde verschilt doordat het het werk omvat van het verbreken van intermoleculaire bindingen W een, en het werk besteed aan de vervorming van de componenten van de lijmverbinding W zeker :

W P = W een + W zeker .

Hoe sterker de lijmverbinding, hoe groter de vervorming van de systeemcomponenten tijdens het vernietigingsproces. Het vervormingswerk kan het omkeerbare werk van de hechting meerdere keren overschrijden.

bevochtiging - oppervlakteverschijnsel bestaande in de interactie van een vloeistof met een vaste stof of een ander vloeibaar lichaam in aanwezigheid van gelijktijdig contact van drie onmengbare fasen, waarvan er één gewoonlijk een gas is.

De mate van bevochtigbaarheid wordt gekenmerkt door de dimensieloze waarde van de cosinus van de bevochtigingshoek of eenvoudigweg de contacthoek. Bij aanwezigheid van een vloeibare druppel op het oppervlak van een vloeibare of vaste fase worden twee processen waargenomen, op voorwaarde dat de fasen onderling onoplosbaar zijn.

De vloeistof blijft in de vorm van een druppel op het oppervlak van de andere fase.

De druppel verspreidt zich over het oppervlak.

Op afb. 2.4.1.2 toont een druppel op het oppervlak van een vaste stof onder evenwichtsomstandigheden.

De oppervlakte-energie van een vast lichaam, die neigt af te nemen, rekt de druppel over het oppervlak uit en is gelijk aan  31 . De grensvlak-energie op het grensvlak vast-vloeistof heeft de neiging de druppel samen te drukken, d.w.z. oppervlakte-energie wordt verminderd door het oppervlak te verkleinen. Verspreiding wordt voorkomen door cohesiekrachten die in de druppel werken. De werking van cohesiekrachten is vanaf de grens tussen de vloeibare, vaste en gasvormige fasen tangentieel gericht op het bolvormige oppervlak van de druppel en is gelijk aan  21 . De hoek  (theta) gevormd door de raaklijn aan de grensvlakken die de bevochtigingsvloeistof verbinden, heeft een hoekpunt op het grensvlak van drie fasen en wordt genoemd contact hoek . Bij evenwicht wordt de volgende relatie vastgesteld:

- de wet van de jonge.

Dit impliceert een kwantitatief kenmerk van bevochtiging als de cosinus van de contacthoek van bevochtiging
. Hoe kleiner de contacthoek van de bevochtiging en dus hoe groter cos , hoe beter de bevochtiging.

Als cos  > 0, dan wordt het oppervlak goed bevochtigd door deze vloeistof, als cos < 0, то жидкость плохо смачивает это тело (кварц – вода – воздух: угол  = 0; «тефлон – вода – воздух»: угол  = 108 0). С точки зрения смачиваемости различают гидрофильные и гидрофобные поверхности.

Als 0< угол <90, то поверхность гидрофильная, если краевой угол смачиваемости >90, dan is het oppervlak hydrofoob. Een handige formule voor het berekenen van de grootte van het werk van adhesie wordt verkregen door de Dupre-formule en de wet van Young te combineren:

;

- Dupre-Young-vergelijking.

Deze vergelijking toont het verschil tussen de verschijnselen van adhesie en bevochtigbaarheid. Als we beide zijden door 2 delen, krijgen we

Aangezien bevochtiging kwantitatief wordt gekarakteriseerd door cos , wordt deze, in overeenstemming met de vergelijking, bepaald door de verhouding van de adhesie-arbeid tot de cohesie-arbeid voor de bevochtigingsvloeistof. Het verschil tussen adhesie en bevochtiging is dat bevochtiging plaatsvindt wanneer drie fasen in contact zijn. Uit de laatste vergelijking kunnen de volgende conclusies worden getrokken:

1. Wanneer?  = 0 omdat  = 1, W een = W k .

2. Wanneer?  = 90 0 omdat  = 0, W een = W k /2 .

3. Wanneer?  =180 0 omdat  = -1, W een =0 .

De laatste relatie wordt niet gerealiseerd.

15927 0

Laten we eerst aannemen dat de eerste voorwaarde voor hechting is om nauw contact te houden met moleculair niveau tussen lijm en ondergrond. Laten we ons nu eens voorstellen wat er zal gebeuren nadat de materialen in contact zijn gekomen en hoe ze op elkaar inwerken. De lijmverbinding kan mechanisch, fysisch of chemisch zijn, maar is meestal een combinatie van deze soorten binding.

Mechanische hechting:

Het eenvoudigste type hechting is de mechanische hechting van de lijmcomponenten op het oppervlak van de ondergrond. Deze hechting wordt gevormd door de aanwezigheid van oppervlakteonregelmatigheden zoals depressies, scheuren, openingen, tijdens de ontwikkeling waarvan microscopisch kleine ondersnijdingen worden gevormd.

De belangrijkste voorwaarde voor de vorming van mechanische hechting is het vermogen van de lijm om gemakkelijk in de uitsparingen op het oppervlak van het substraat te dringen en vervolgens uit te harden. Deze toestand hangt af van de bevochtiging van het substraatoppervlak door de lijm, die op zijn beurt verband houdt met de verhouding van de oppervlakte-energieën van de materialen in contact, die de waarde van de contactbevochtigingshoek bepaalt. De ideale situatie is dat de ondergrond volledig nat wordt door de lijm. Om het contact te verbeteren, moet de lucht of stoom in de uitsparingen worden verwijderd voordat de lijm wordt aangebracht. Als de lijm in staat is de ondersnijdingen op te vullen en vervolgens uit te harden, wordt deze natuurlijk geblokkeerd door de ondersnijdingen (Fig. 1.10.7).

Rijst. 1.10.7. Mechanische koppeling tussen lijm en substraat op microscopisch niveau

De mate van penetratie van de lijm in de ondersnijdingen hangt zowel af van de druk die werd uitgeoefend tijdens het aanbrengen als van de eigenschappen van de lijm zelf. Als u de lijm van de ondergrond probeert te scheuren, kan dit alleen door deze te scheuren, aangezien de lijm niet van de ondersnijdingen kan worden verwijderd. Het concept van mechanische adhesie is niet in strijd met de voorwaarden voor bevestiging of retentie van vaste prothesen die bij hun fixatie worden gebruikt, behalve die verschijnselen die zich voordoen op microscopisch niveau. Een belangrijk verschil tussen deze concepten is dat een goede bevochtiging dat niet is Noodzakelijke voorwaarde macroretentie, terwijl het een beslissende rol speelt bij het creëren van mechanische betrokkenheid op microscopisch niveau.

Over het algemeen verhogen ondersnijdingen vaak de mechanische sterkte van een verbinding, maar dit is meestal niet voldoende om het (specifieke) adhesiemechanisme zelf te activeren. Er zijn een aantal aanvullende adhesiemechanismen die worden veroorzaakt door fysische en chemische oorzaken. De term echte of specifieke adhesie wordt meestal gebruikt om fysieke en chemische adhesie te onderscheiden van mechanische, maar dergelijke termen kunnen het beste worden weggegooid omdat ze niet helemaal nauwkeurig zijn.

Het concept van echte adhesie houdt in dat er daarnaast valse adhesie is, maar in werkelijkheid bestaat adhesie of bestaat ze niet. Fysische en chemische hechting verschillen van mechanische hechting doordat de eerstgenoemde de lijm en het substraat in moleculaire interactie met elkaar betrekken, terwijl mechanische hechting een dergelijke interactie op het grensvlak tussen twee fasen niet vereist.

fysieke hechting:

Wanneer twee vlakken in nauw contact zijn, worden secundaire bindingen gevormd vanwege de dipool-dipool-interactie tussen gepolariseerde moleculen. De grootte van de resulterende aantrekkende krachten is erg klein, zelfs als ze een hoge waarde van het dipoolmoment of een verhoogde polariteit hebben.

De waarde van de bindingsenergie hangt af van de relatieve oriëntatie van de dipolen in twee vlakken, maar gewoonlijk is deze waarde niet meer dan 0,2 elektronvolt. Deze waarde is veel minder dan die van primaire bindingen, zoals ionische of covalente bindingen, waarbij de bindingsenergie typisch varieert van 2,0 tot 6,0 elektronvolt.

Secundaire bindingen als gevolg van de dipool-dipool-interactie ontstaan zeer snel (omdat er geen activeringsenergie nodig is voor hun vorming) en zijn omkeerbaar (omdat de moleculen op het oppervlak van de stof chemisch onaangetast blijven). Deze zwakke fysieke aantrekkingskracht door adsorptie wordt gemakkelijk vernietigd door stijgende temperaturen en is niet geschikt voor toepassingen waarbij een permanente verbinding vereist is. Bindingen zoals waterstofbruggen kunnen echter een essentiële voorwaarde zijn voor de vorming van een chemische binding.

Hieruit volgt dat de verbinding van niet-polaire vloeistoffen met polaire vaste stoffen moeilijk is, en vice versa, omdat er geen interactie op moleculair niveau tussen deze twee stoffen zal zijn, zelfs als ze in nauw contact staan. Dit gedrag wordt waargenomen in vloeibare siliconenpolymeren, die niet-polair zijn en daarom geen secundaire bindingen vormen met vaste oppervlakken. Communicatie met hen is alleen mogelijk bij het passeren chemische reactie verknoping, waardoor verbindingen tussen de vloeistof en de vaste stof ontstaan.

Chemische hechting:

Als, na adsorptie aan het oppervlak, het molecuul dissocieert, en dan kunnen de functionele groepen, elk afzonderlijk, worden gecombineerd door covalente of

ionische bindingen met het oppervlak, dan ontstaat er een sterke lijmverbinding. Deze vorm van adhesie wordt chemisorptie genoemd en kan zowel ionisch als covalent van aard zijn.

Een chemische binding verschilt van een fysieke binding doordat twee naburige atomen dezelfde elektronen delen. Het oppervlak van de lijm moet stevig aan het oppervlak van de ondergrond worden gehecht chemische bindingen daarom is de aanwezigheid van reactieve groepen op beide oppervlakken noodzakelijk. Dit verwijst in het bijzonder naar de vorming van covalente bindingen, die bijvoorbeeld optreedt wanneer reactieve isocyanaten worden gebonden aan polymeeroppervlakken die hydroxyl- en aminegroepen bevatten (Fig. 1.10.8).

Rijst. 1.10.8. Vorming van een covalente binding tussen isocyanaat en hydroxyl- en aminegroepen op het substraatoppervlak

In tegenstelling tot niet-metalen verbindingen, wordt gemakkelijk een metaalverbinding gevormd tussen vaste en vloeibare metalen - dit mechanisme ligt ten grondslag aan het solderen. metalen verbinding ontstaat door vrije elektronen en is niet afhankelijk van de aanwezigheid van reactieve groepen. Deze relatie is echter alleen mogelijk als: metalen oppervlakken perfect schoon zal zijn. In de praktijk betekent dit dat fluxen moeten worden gebruikt om oxidefilms te verwijderen, anders zullen deze films contact tussen metaalatomen voorkomen.

De enige manier om de lijm van het substraat te scheiden, is het mechanisch verbreken van chemische bindingen, maar dit betekent niet dat deze, en niet andere valentiebindingen, in de eerste plaats zullen worden verbroken. Dit stelt grenzen aan de sterkte die in een gewricht kan worden bereikt. Als de sterkte van de hechting of lijmverbinding groter is dan de treksterkte van de lijm of substraatmaterialen, dan zal de cohesieve lijm of het substraat bezwijken voordat de lijmverbinding faalt.

Adhesie door verstrengeling van moleculen (diffusiemechanisme van adhesie)

Tot nu toe hebben we aangenomen dat er een duidelijk gedefinieerd grensvlak is tussen de lijm en de ondergrond. Gewoonlijk wordt de lijm geadsorbeerd aan het oppervlak van het substraat en kan worden beschouwd als een oppervlakteactieve stof die zich ophoopt op het oppervlak maar niet diep doordringt. In sommige gevallen kan de lijm of een van zijn componenten in het oppervlak van het substraat doordringen en zich er niet op ophopen. Benadrukt moet worden dat de opname van moleculen plaatsvindt als gevolg van een goede bevochtiging van het oppervlak en niet de oorzaak is.

Als de geabsorbeerde component een molecuul met een lange keten is, of een molecuul met een lange keten vormt nadat het door het substraat is geabsorbeerd, kan het resultaat verstrengeling of interdiffusie van de lijm- en substraatmoleculen zijn, wat resulteert in een zeer hoge hechtsterkte (Fig. 1.10.9). .

Rijst. 1.10.9. Diffusie-overgangslaag gevormd door onderlinge verstrengeling van moleculaire fragmenten van lijm en substraat

Deze gelijkheid wordt de Dupree-vergelijking genoemd. Het betekent dat het werk van adhesie (W) de som is van de vrije oppervlakte-energieën van de vaste stof (y) en vloeistof (y|v) minus de energie op het grensvlak tussen de vloeistof en de vaste stof (ysl).

Uit de vergelijking van Young,

Ysv Ysi = Ysi cose

De hechting is maximaal bij volledige (ideale) bevochtiging, d.w.z. in het geval dat cosq = 1, dus de energie van de gelijmde oppervlakken en de energieën van elk van deze oppervlakken afzonderlijk (Fig. 1.10.10).

Rijst. 1.10.10. Scheiding van een vloeistof van een vast oppervlak om twee nieuwe oppervlakken te vormen

De oppervlaktespanning van een vloeibare koolwaterstof is ongeveer 30 mJ/m. Ervan uitgaande dat de aantrekkende krachten tot nul afnemen op een afstand van 3 x 10 ~ meter, dan is de kracht die nodig is om een vloeistof van een vast oppervlak te scheiden gelijk aan de adhesiearbeid gedeeld door de afstand, en is gelijk aan 200 MPa.

In feite is deze waarde veel hoger.

Kleefstoffen moeten dus chemisch sterk worden aangetrokken door het oppervlak van de substraten om een hoge kleefkracht te garanderen.

Klinische betekenis

De clinicus moet weten wat voor soort binding ze proberen te bereiken, en dit vereist een goed begrip van de stappen die nodig zijn om een adhesieve binding te creëren. Zo voorkom je fouten in je werk.

Grondbeginselen van de tandheelkundige materiaalwetenschap
Richard van Noort

Definitie van het begrip adhesie. Classificatie van adhesieve verbindingen in de tandheelkunde. Mechanismen voor de vorming van adhesieve verbindingen. Voorwaarden voor de vorming en aard van de vernietiging van lijmverbindingen.

Adhesie- dit is een fenomeen dat optreedt wanneer ongelijksoortige materialen in nauw contact met elkaar worden gebracht, voor de scheiding waarvan het nodig is om kracht uit te oefenen. Wanneer twee materialen zo nauw met elkaar in contact worden gebracht dat hun monomoleculaire oppervlaktelagen kunnen interageren, gaan de moleculen van de ene stof op een bepaalde manier in wisselwerking met de moleculen van de andere, waardoor wederzijdse aantrekkingskracht ontstaat. De krachten van deze aantrekkingskracht worden genoemd adhesiekrachten of adhesieve krachten. in tegenstelling tot cohesiekrachten(cohesiekrachten), die de onderlinge aantrekkingskracht van de moleculen van dezelfde stof in zijn volume bepalen.

Het materiaal of de laag die wordt aangebracht om een lijmverbinding te vormen, wordt een lijm genoemd. Het materiaal waarop de lijm wordt aangebracht, wordt de ondergrond genoemd.

Hechting wordt gevonden in vele toepassingen van restauratieve materialen in de tandheelkunde. Bijvoorbeeld bij het verbinden van een vulling met de wanden van een tandholte, afdichtmiddel en vernis met tandglazuur. Bij het bevestigen van een vast kunstgebit met cement. In de orthodontie worden beugels aan het oppervlak van de tanden bevestigd volgens de principes van adhesie. Hechting is ook aanwezig bij gecombineerde prothesen, waarbij ze esthetische en functionele eigenschappen aan de restauratie willen geven, namelijk bij gebruik van porselein en metaal in keramisch-metaalprothesen, kunststof en metaal in metaal-kunststofprothesen.

Schema 3.1 toont de classificatie van adhesieve verbindingen die in de tandheelkunde worden gebruikt.

Schema 3.1. Classificatie van soorten adhesieve verbindingen in de tandheelkunde

Benadrukt moet worden dat er een significant verschil is tussen de adhesieve verbindingen van restauratiematerialen met weefsels van een levend organisme en verbindingen van ongelijksoortige materialen die worden gebruikt in kunstgebitten.

Er zijn verschillende mechanismen voor de vorming van een lijmverbinding vanwege verschillende soorten lijmverbindingen (de classificatie van soorten lijmverbindingen wordt gegeven in Schema 3.2).

Mechanische hechting bestaat uit het vastklemmen van de lijm in de poriën of oppervlakte-onregelmatigheden van de ondergrond. Het kan op microscopisch niveau optreden, zoals in het geval van het hechten van een polymeer aan geëtst tandglazuur, of op macroniveau, wanneer een plastic fineer wordt aangebracht op het oppervlak van een metalen frame met speciale grepen. goed voorbeeld mechanische hechting kan de fixatie van een vast kunstgebit zijn met een anorganisch cement, zoals zinkfosfaatcement.

Een sterkere en betrouwbaardere verbinding kan worden bereikt door middel van chemische hechting. Het is gebaseerd op de chemische interactie van twee materialen of fasen die samen een lijmverbinding vormen. Dit type hechting is inherent aan waterige cementen op polyacryl

Schema 3.2. Soorten lijmverbindingen*

zuur, waarin zich functionele groepen bevinden die een chemische verbinding kunnen vormen met harde tandweefsels, voornamelijk met calciumhydroxyapatiet.

Een diffusiebinding wordt gevormd als gevolg van de penetratie van de structurele fase of componenten van het ene materiaal in het oppervlak van een ander met de vorming van een "hybride" laag, die beide fasen bevat.

In de praktijk is het moeilijk om een geval van een lijmverbinding te vinden waarin een van de opgesomde hechtingsmechanismen in zuivere vorm zou worden gepresenteerd. In de meeste gevallen is er bij het gebruik van materialen van verschillende chemische aard voor tandrestauratie een adhesieve interactie van mechanische, diffusie en chemische aard.

Voorwaarden voor het maken van een sterke lijmverbinding:

1. De reinheid van het oppervlak waarop de lijm wordt aangebracht. Het oppervlak van de ondergrond moet vrij zijn van stof, vreemde deeltjes, monolagen van geadsorbeerd vocht en andere verontreinigingen.

2. Penetratie (penetratie) van de vloeibare lijm in het oppervlak van de ondergrond. Penetratie hangt af van het vermogen van de lijm om het oppervlak van de ondergrond nat te maken.

Bevochtiging kenmerkt het vermogen van een vloeibare druppel om zich op een vast oppervlak te verspreiden. Een maat voor bevochtiging is de contacthoek van bevochtiging (Θ), die wordt gevormd tussen de oppervlakken van vloeibare en vaste lichamen op hun grensvlak (Fig. 3.1).

*Gebaseerd op WJ-classificatie. O "Brien "Tandmaterialen en hun selectie", Quintessence Publ. Co., Inc, 3e druk, blz. 66.

Rijst. 3.1. contact hoek

Bij volledige bevochtiging is de contacthoek 0°. Kleine waarden van de contacthoek kenmerken een goede bevochtiging. Bij slechte bevochtiging is de contacthoek groter dan 90°. Een goede bevochtiging bevordert de capillaire penetratie en duidt op een sterke onderlinge aantrekking van moleculen op de oppervlakken van de vloeibare lijm en de vaste ondergrond.

De vorming van sterke chemische bindingen aan het grensvlak zal het aantal bevestigingsplaatsen van het ene materiaal aan het andere aanzienlijk vergroten. Aangenomen wordt dat dit precies is wat er gebeurt tussen porseleinfineer en tinoxide dat wordt afgezet op het oppervlak van legeringen met een hoog gehalte aan edelmetalen.

3. Minimale krimp en minimale inwendige spanningen tijdens het uitharden (uitharden) van de lijm op het oppervlak van de ondergrond.

4. Minimale mogelijke thermische spanningen. Als de lijm en de ondergrond verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten hebben, zal de lijmlijn bij verhitting van deze verbinding onder spanning komen te staan. Zo wordt bij het bakken van porselein een porseleinen fineer op een metalen frame aangebracht hoge temperatuur, en vervolgens werd de keramiek-metaalprothese afgekoeld tot kamertemperatuur. Als voor dit paar materialen met vergelijkbare thermische uitzettingscoëfficiënten worden gekozen, zullen de spanningen die in dit geval in de porseleinlaag ontstaan minimaal zijn.

5. Mogelijk effect van een corrosieve omgeving. De aanwezigheid van water, bijtende vloeistoffen of dampen leidt vaak tot een slechte hechting. De omgeving van de mondholte met zijn hoge luchtvochtigheid, de aanwezigheid van speeksel, voedingsproducten, variabele pH, variabele temperatuur en de aanwezigheid van microflora wordt erkend als agressief. Dit heeft een grote impact op de betrouwbaarheid en duurzaamheid van lijmverbindingen van restauratiematerialen in de mondholte.

Hechting wordt meestal beoordeeld aan de hand van de waarde van de kleefkracht, d.w.z. weerstand tegen vernietiging van de lijmverbinding. Zoals uit de definitie van hechting volgt, is het voldoende om de uitgeoefende kracht te meten om de materialen waaruit het lijmpaar bestaat te scheiden om de sterkte van deze verbinding te bepalen. Het is echter niet zo eenvoudig om te bereiken dat de gemeten scheidingskracht van het gelijmde paar numeriek precies overeenkomt met de kleefkracht. Daarom zijn er zoveel methoden voorgesteld voor het meten van verschillende adhesieve verbindingen die in de tandheelkunde worden gebruikt. Met alle verschillende opties bevatten ze slechts drie faalmechanismen: in trek, afschuiving en ongelijkmatige scheiding.

Bij het testen van een lijmverbinding moet gelet worden op de aard van de vernietiging. Er zijn lijm (lijmscheiding) en samenhangende vernietiging. Het is duidelijk dat het breukvlak door de zwakste schakel van de verbinding gaat.

Adhesie is de binding tussen ongelijke oppervlakken die met elkaar in contact worden gebracht. Redenen voor het optreden van een adhesieve binding - de werking van intermoleculaire krachten of krachten chemische interactie. Adhesie bepaalt lijmen vaste stoffen - substraten- met lijm Zelfklevend, evenals de aansluiting van een beschermende of decoratieve lakwerk met basis. Hechting speelt ook een belangrijke rol in het droge wrijvingsproces. In het geval van dezelfde aard van de contactvlakken, moet men spreken van autohesia (autohesie), die ten grondslag ligt aan veel processen voor de verwerking van polymere materialen.Met langdurig contact van identieke oppervlakken en de vestiging in de contactzone van een structuur die kenmerkend is voor elk punt in het volume van het lichaam, nadert de sterkte van de autohesieve verbinding cohesiesterkte van het materiaal(cm. samenhang).

Op de interface twee vloeistoffen of een vloeistof en een vaste stof, hechting kan de limiet bereiken hoge waarde, aangezien het contact tussen de oppervlakken in dit geval volledig is. Adhesie van twee vaste stoffen vanwege oneffen oppervlakken en contact alleen op bepaalde punten, is het in de regel klein. maar hoge hechting; kan ook in dit geval worden bereikt, wanneer de oppervlaktelagen van de contactlichamen zich in een plastische of zeer elastische toestand bevinden en met voldoende kracht tegen elkaar worden gedrukt.

Hechting van vloeistof aan vloeistof of vloeistof aan vaste stof

Vanuit het oogpunt van thermodynamica is de oorzaak van adhesie een afname van vrije energie per oppervlakte-eenheid van de adhesieverbinding in een isotherm omkeerbaar proces. Werk van omkeerbare lijmloslating W a bepaald uit vergelijkingen:

W a \u003d σ 1 + σ 2 - σ 12

waar 1 En σ2 zijn respectievelijk de oppervlaktespanning aan de fasegrens 1 En 2 met de omgeving (lucht), en σ 12- oppervlaktespanning aan de fasegrens 1 En 2 waartussen hechting plaatsvindt.

De adhesiewaarde van twee niet-mengbare vloeistoffen kan worden gevonden in de bovenstaande vergelijking door de gemakkelijk te bepalen waarden 1 , σ2 En σ 12. Vice versa, adhesie van een vloeistof op een vast oppervlak, vanwege de onmogelijkheid om direct te bepalen 1 star lichaam, kan alleen indirect worden berekend met de formule:

W a = σ 2 (1 + cos ϴ)

waar σ2 En ϴ - meetwaarden van respectievelijk de oppervlaktespanning van de vloeistof en de evenwichtsbevochtigingshoek gevormd door de vloeistof met het oppervlak van de vaste stof. Vanwege de bevochtigingshysterese, die geen nauwkeurige bepaling van de contacthoek mogelijk maakt, worden gewoonlijk slechts zeer benaderende waarden uit deze vergelijking verkregen. Bovendien kan deze vergelijking niet worden gebruikt in het geval van volledige bevochtiging, wanneer cos ϴ = 1 .

Beide vergelijkingen, toepasbaar in het geval dat ten minste één fase vloeibaar is, zijn volledig onbruikbaar voor het beoordelen van de sterkte van de lijmverbinding tussen twee vaste stoffen, aangezien in het laatste geval de vernietiging van de lijmverbinding gepaard gaat met verschillende soorten onomkeerbare verschijnselen om verschillende redenen: inelastische vervormingen Zelfklevend En substraat, de vorming van een dubbele elektrische laag in het gebied van de lijmverbinding, het scheuren van macromoleculen, het "uittrekken" van de diffuse uiteinden van de macromoleculen van het ene polymeer uit de laag van het andere, enz.

Hechting van polymeren aan elkaar en aan niet-polymere substraten

Bijna allemaal in de praktijk gebruikt lijmen zijn polymeersystemen of ontstaan als gevolg van chemische transformaties die optreden na het aanbrengen van de lijm op de te verlijmen oppervlakken. NAAR niet-polymeer lijmen alleen anorganische stoffen zoals cement en soldeer kunnen worden toegeschreven.

Methoden voor het bepalen van adhesie en autohesie:

De methode van gelijktijdige scheiding van het ene deel van de lijmverbinding van het andere over het gehele contactgebied;
De methode van geleidelijke delaminatie van de lijmverbinding.

Bij de eerste methode kan de breukbelasting worden uitgeoefend in een richting loodrecht op het contactvlak van de oppervlakken (afpeltest) of parallel daaraan (afschuiftest). De verhouding van de kracht die wordt overwonnen met gelijktijdige scheiding over het gehele contactgebied tot het gebied wordt genoemd lijmdruk , adhesiedruk of adhesiesterkte: (n / m 2, dyn / cm 2, kgf / cm 2). Pull-off methode: geeft de meest directe en nauwkeurige eigenschap van de sterkte van de lijmverbinding, maar het gebruik ervan gaat gepaard met enkele experimentele problemen, met name de noodzaak van een strikt gecentreerde toepassing van de belasting op het testmonster en het zorgen voor een uniforme verdeling van spanningen over de lijmverbinding.

De verhouding van de krachten die worden overwonnen tijdens geleidelijke delaminatie van het monster tot de breedte van het monster wordt genoemd schilweerstand: of schilweerstand: (n/m, dyn/cm, gf/cm); vaak wordt de hechting bepaald tijdens delaminatie gekenmerkt door het werk dat moet worden besteed aan het scheiden van de lijm van de ondergrond (j / m 2, erg / cm 2) (1 j / m 2 \u003d 1 n / m, 1 erg / cm 2 \u003d 1 dyn / cm).

Bepaling van hechting door delaminatie het is geschikter in het geval van het meten van de sterkte van de verbinding tussen een dunne flexibele film en een vast substraat, wanneer, onder bedrijfsomstandigheden, het afpellen van de film in de regel plaatsvindt vanaf de randen door de scheur langzaam te verdiepen. Bij hechting van twee starre vaste lichamen is de afscheurmethode meer indicatief, omdat in dit geval, wanneer er voldoende kracht wordt uitgeoefend, bijna gelijktijdige afscheuring kan optreden over het gehele contactoppervlak.

Adhesiemeter

Hechting en autohesie tijdens afpel-, afschuif- en delaminatietests kunnen worden bepaald op conventionele of speciale rollenbanken. Om een volledig contact tussen de lijm en het substraat te garanderen, wordt de lijm gebruikt in de vorm van een smelt, een oplossing in een vluchtig oplosmiddel of die polymeriseert wanneer een lijmverbinding wordt gevormd. Tijdens het uitharden, drogen en polymeriseren krimpt de lijm echter typisch, wat resulteert in tangentiële spanningen op het grensvlak die de lijmverbinding verzwakken.

Deze spanningen kunnen grotendeels worden geëlimineerd:

de introductie van vulstoffen, weekmakers in de lijm,
in sommige gevallen warmtebehandeling van de lijmverbinding.

De sterkte van de lijmverbinding die tijdens de test wordt bepaald, kan aanzienlijk worden beïnvloed door:

afmetingen en ontwerp van het testexemplaar (als gevolg van de werking van de zg. randeffect),
dikte van de lijmlaag,
verleden van lijmverbindingen
en andere factoren.

Over waarden adhesiesterkte: of autohesie, kunnen we natuurlijk alleen zeggen in het geval dat de vernietiging plaatsvindt langs de grensvlak (adhesie) of in het vlak van het eerste contact (autohesie). Wanneer het monster wordt vernietigd door de lijm, kenmerken de verkregen waarden cohesiesterkte van het polymeer. Sommige wetenschappers zijn echter van mening dat alleen cohesief falen van een lijmverbinding mogelijk is. De waargenomen hechtende aard van de vernietiging is naar hun mening slechts schijn, omdat visuele observatie of zelfs observatie met een optische microscoop het niet mogelijk maakt om de dunste laag lijm die op het oppervlak van het substraat achterblijft te detecteren. Echter, in De laatste tijd Zowel theoretisch als experimenteel werd aangetoond dat de vernietiging van een lijmverbinding van de meest uiteenlopende aard kan zijn: adhesief, cohesief, gemengd en micromozaïek.

Voor methoden om de sterkte van een lijmverbinding te bepalen, zie: testen lakmaterialen en bijbedekt.

Theorieën van adhesie

Mechanische hechting:

Volgens dit concept vindt hechting plaats als gevolg van: vloei van lijm in de poriën en scheuren van het oppervlak van de ondergrond en daaropvolgende uitharding van de lijm; als de poriën zijn onregelmatige vorm en vooral als ze vanaf het oppervlak uitzetten in de diepten van het substraat, vormen ze als het ware "klinknagels" bindende lijm en ondergrond. Uiteraard moet de lijm hard genoeg zijn zodat de "klinknagels" niet uit de poriën en spleten glippen waarin het instroomt. Mechanische hechting is ook mogelijkin het geval van een ondergrond doordrongen van een systeem van doorgaande poriën. Een dergelijke structuur is bijvoorbeeld typisch voor weefsels.Ten slotte komt het derde geval van mechanische hechting neer op het feit dat de villi die zich op het oppervlak van de stof bevinden, na het aanbrengen en uitharden van de lijm, stevig in de lijm zijn verankerd.

Hoewel mechanische hechting: in sommige gevallen speelt het zeker een belangrijke rol, alleen kan het volgens de meeste onderzoekers niet alle gevallen van lijmen verklaren, omdat ze goed en volledig kunnen plakken gladde oppervlakken zonder poriën of scheuren.

Moleculaire theorie van adhesie

Debroyne, hechting is te wijten aan de actie van der Waals krachten(dispersiekrachten, interactiekrachten tussen constante of tussen constante en geïnduceerde dipolen), interactie - dipool of onderwijs. Debroyn staafde zijn adhesietheorie met de volgende feiten:

Dezelfde lijm kan verschillende materialen binden;
Chemische interactie tussen de lijm en de ondergrond is vanwege hun doorgaans inerte karakter onwaarschijnlijk.

Debroyn heeft een bekende regel: sterke bindingen worden gevormd tussen de lijm en de ondergrond, sluiten in polariteit. In toepassing op polymeren moleculaire (of adsorptie) theorie ontwikkeld in de maak McLaren. De hechting van polymeren volgens McLaren kan worden onderverdeeld in twee fasen:

migratie van grote moleculen uit een oplossing of smelt van een lijm naar het oppervlak van een substraat als gevolg van Brownse beweging; terwijl de polaire groepen of groepen die een waterstofbinding kunnen vormen de overeenkomstige groep van het substraat benaderen;
totstandbrenging van een adsorptie-evenwicht.

Wanneer de afstand tussen de lijm- en substraatmoleculen kleiner is 0,5 nm van der Waals-troepen beginnen in te grijpen.

Volgens McLaren hebben polymeren in de amorfe toestand een grotere hechting dan in de kristallijne toestand. Om ervoor te zorgen dat de actieve plaatsen van het kleefmiddelmolecuul contact blijven maken met de actieve plaatsen van het substraat wanneer de kleefstofoplossing opdroogt, wat altijd gepaard gaat met krimp, moet de kleefstof een voldoende laag gehalte hebben. Aan de andere kant moet hij bepaalde trek- of schuifsterkte:. Dat is waarom lijm viscositeit: mag niet te klein zijn, maar de mate van polymerisatie moet binnen liggen 50-300 . Bij lagere polymerisatiegraden is de hechting laag als gevolg van kettingslip, en bij hogere graden is de lijm te hard en te stijf en is de adsorptie van zijn moleculen door het substraat moeilijk. De lijm moet ook bepaalde diëlektrische eigenschappen (polariteit) hebben die overeenkomen met dezelfde eigenschappen van het substraat. beste maatregel polariteit McLaren houdt rekening met de waarde 2 /ε, waar μ is het dipoolmoment van het stofmolecuul, en ε - de diëlektrische constante.

Volgens McLaren is adhesie dus een puur oppervlakteproces vanwege: adsorptie bepaalde delen van de adhesieve moleculen op het oppervlak van het substraat. McLaren bewijst de juistheid van zijn ideeën door de invloed van een aantal factoren op de hechting (temperatuur, polariteit, aard, grootte en vorm van adhesieve moleculen, enz.). McLaren heeft afhankelijkheden afgeleid die adhesie kwantitatief beschrijven. Bijvoorbeeld voor polymeren die carboxylgroepen, bleek dat de sterkte van de lijmverbinding (MAAR ) hangt af van de concentratie van deze groepen:

A=k[COOH] N

waar [UNSD]- concentratie van carboxylgroepen in het polymeer; k En N - constanten.

Het bleef lange tijd onduidelijk of intermoleculaire krachten voor de experimenteel waargenomen adhesie konden zorgen.

Ten eerste werd aangetoond dat wanneer een polymeerkleefstof van het substraatoppervlak wordt afgepeld, er meerdere ordes van grootte hoger worden gewerkt dan nodig is om de krachten van intermoleculaire interactie te overwinnen.
Ten tweede hebben een aantal onderzoekers de afhankelijkheid van het adhesiewerk ontdekt van de afpelsnelheid van de polymeerlijm, terwijl als de adsorptietheorie correct is, dit werk, zo lijkt het, niet zou moeten afhangen van de snelheid van uitzetting van de oppervlakken in contact.

Recente theoretische berekeningen hebben echter aangetoond dat intermoleculaire krachten de experimenteel waargenomen sterkte van de adhesieve interactie kunnen verschaffen, zelfs in het geval van een niet-polaire adhesief en substraat. Discrepantie tussen de arbeid die wordt geleverd aan het schillen en de arbeid die wordt geleverd tegen de werking van de adhesiekrachten in, wordt verklaard door het feit dat de eerste ook het werk van vervorming van de lijmverbindingselementen omvat. Eindelijk, afhankelijkheid van het werk van adhesie op de snelheid van delaminatie kan bevredigend worden geïnterpreteerd als we de concepten die de afhankelijkheid van de cohesiesterkte van het materiaal op de reksnelheid verklaren, tot dit geval uitbreiden door de invloed van thermische fluctuaties op de afbraak van bindingen en relaxatieverschijnselen.

Elektrische theorie van adhesie

De auteurs van deze theorie zijn: Deryagin En Krotov. Later werden soortgelijke opvattingen ontwikkeld Vilder met medewerkers (VS). Deryagin en Krotova baseren hun theorie op het fenomeen van contactelektrificatie, die optreedt wanneer twee diëlektrica of een metaal en een diëlektricum in nauw contact komen. De belangrijkste principes van deze theorie zijn dat het systeem zelfklevend substraat wordt geïdentificeerd met de condensator, en de dubbele elektrische laag, die optreedt wanneer twee ongelijke oppervlakken in contact komen, met de condensatorplaten. Wanneer de lijm loslaat van de ondergrond, of, wat hetzelfde is, wanneer de condensatorplaten uit elkaar bewegen, ontstaat er een verschil elektrische potentialen, die toeneemt met een toename van de opening tussen de glijvlakken tot een bepaalde limiet, wanneer de ontlading plaatsvindt. Het werk van adhesie kan in dit geval worden gelijkgesteld aan de energie van de condensator en bepaald door de vergelijking (in het CGS-systeem):

Wa = 2πσ 2 H/ε een

waar σ - oppervlaktedichtheid van elektrische ladingen; H - afvoerspleet (spleetdikte tussen platen); ε een is de absolute permittiviteit van het medium.

Bij langzame scheiding hebben de ladingen de tijd om grotendeels uit de condensatorplaten te lopen. Als gevolg hiervan heeft de neutralisatie van de initiële ladingen tijd om te eindigen met een kleine verdunning van de oppervlakken en wordt er weinig werk besteed aan de vernietiging van de lijmverbinding. Door de snelle expansie van de condensatorplaten hebben de ladingen geen tijd om af te tappen en blijft hun hoge initiële dichtheid behouden tot het begin van een gasontlading. Dit veroorzaakt grote waarden van het werk van adhesie, omdat de werking van de aantrekkingskracht van tegengestelde elektrische ladingen op relatief grote afstanden wordt overwonnen. ander karakter verwijdering van lading van de oppervlakken gevormd tijdens delaminatie lijm-lucht En substraat-lucht De auteurs elektrische theorie en de karakteristieke afhankelijkheid van het adhesiewerk van de delaminatiesnelheid uitleggen.

De mogelijkheid van elektrische verschijnselen tijdens het delamineren van lijmverbindingen wordt aangegeven door een aantal feiten:

elektrificatie van de gevormde oppervlakken;
het verschijnen in sommige gevallen van delaminatie van een lawine-elektrische ontlading, vergezeld van gloed en geknetter;
verandering in het werk van hechting bij het vervangen van het medium waarin delaminatie wordt uitgevoerd;
een afname van het delaminatiewerk met een toename van de druk van het omringende gas en tijdens de ionisatie ervan, wat bijdraagt aan de verwijdering van lading van het oppervlak.

De meest directe bevestiging was de ontdekking van het fenomeen van elektronenemissie dat werd waargenomen toen polymeerfilms werden losgemaakt verschillende oppervlakken. De waarden van het adhesiewerk berekend uit de meting van de snelheid van uitgezonden elektronen waren in bevredigende overeenstemming met de experimentele resultaten. Er moet echter worden opgemerkt dat elektrische verschijnselen tijdens de vernietiging van lijmverbindingen alleen optreden bij volledig droge monsters en bij hoge delaminatiesnelheden (niet minder dan tientallen cm/sec).

De elektrische adhesietheorie kan niet worden toegepast op een aantal gevallen van adhesie van polymeren aan elkaar.

Het kan de vorming van een adhesieve binding tussen polymeren van vergelijkbare aard niet bevredigend verklaren. Een dubbele elektrische laag kan inderdaad alleen bij de contactgrens verschijnentwee verschillende polymeren. Daarom zou de sterkte van de lijmverbinding moeten afnemen naarmate de aard van de in contact gebrachte polymeren nadert. In feite wordt dit niet waargenomen.
Niet-polaire polymeren, alleen gebaseerd op de ideeën van de elektrische theorie, kunnen geen sterke binding geven, omdat ze geen donor kunnen zijn en daarom geen elektrische dubbellaag kunnen vormen. Ondertussen weerleggen praktische resultaten deze argumenten.
Het vullen van rubber met roet, wat bijdraagt aan de hoge elektrische geleidbaarheid van met roet gevulde mengsels, zou hechting tussen de mengsels onmogelijk moeten maken. De hechting van deze mengsels is echter niet alleen aan elkaar, maar ook aan metalen vrij hoog.
De aanwezigheid van een kleine hoeveelheid zwavel ingebracht in rubbers voor vulkanisatie mag de hechting niet veranderen, aangezien het effect van een dergelijke toevoeging op het contactpotentiaal verwaarloosbaar is. Eigenlijk, na vulkanisatie verdwijnt het hechtingsvermogen.

Diffusietheorie van adhesie

Volgens deze theorie, voorgesteld Voyutsky om de adhesie van polymeren aan elkaar te verklaren, wordt adhesie, zoals autohesie, bepaald door intermoleculaire krachten, en de diffusie van ketenmoleculen of hun segmenten zorgt voor de maximaal mogelijke interpenetratie van macromoleculen voor elk systeem, wat bijdraagt aan een toename van moleculair contact. keurmerk Deze theorie, die vooral geschikt is in het geval van adhesie van polymeer aan polymeer, is dat deze uitgaat van de belangrijkste kenmerken van macromoleculen - ketenstructuur En flexibiliteit. Opgemerkt moet worden dat in de regel alleen adhesieve moleculen het vermogen hebben om te diffunderen. Als de lijm echter als een oplossing wordt aangebracht en het polymere substraat kan zwellen of oplossen in deze oplossing, kan er een merkbare diffusie van de substraatmoleculen in de lijm optreden. Beide processen leiden tot het verdwijnen van de grens tussen de fasen en tot de vorming van een soldeersel, wat een geleidelijke overgang is van het ene polymeer naar het andere. Op deze manier, adhesie van polymeren wordt beschouwd als een driedimensionaal fenomeen.

Het is ook vrij duidelijk dat diffusie van het ene polymeer in het andere is het fenomeen van ontbinding.

Onderlinge oplosbaarheid van polymeren, die voornamelijk wordt bepaald door de verhouding van hun polariteiten, is erg belangrijk voor de hechting, wat redelijk consistent is met de bekende regel van Debroyn. Er kan echter ook een merkbare hechting worden waargenomen tussen incompatibele polymeren die sterk verschillen in polariteit, als gevolg van de zogenaamde. lokale diffusie of lokale oplossing.

Lokale oplossing van een niet-polair polymeer in een polaire kan worden verklaard door de heterogeniteit van de microstructuur van een polair polymeer, die ontstaat doordat een polymeer bestaande uit ketens met polaire en niet-polaire gebieden van voldoende lengte altijd een microscheiding ondergaat, vergelijkbaar met die in mengsels van polymeren met zeer verschillende polariteiten. Een dergelijke lokale oplossing is waarschijnlijk in het geval dat koolwaterstofketens diffunderen, aangezien in polaire polymeren het volume van niet-polaire gebieden gewoonlijk groter is dan het volume van polaire groepen. Dit verklaart het feit dat niet-polaire elastomeren gewoonlijk een merkbare hechting vertonen aan polaire hoogmoleculaire substraten, terwijl polaire elastomeren bijna niet hechten aan niet-polaire substraten. In het geval van niet-polaire polymeren kan lokale diffusie het gevolg zijn van de aanwezigheid in een of beide polymeren van supramoleculaire structuren die diffusie in bepaalde gebieden van het grensvlakoppervlak uitsluiten. De betekenis van het beschouwde proces van lokale ontbinding, of lokale diffusie, voor hechting is des te waarschijnlijker dat, volgens berekeningen, penetratie van lijmmoleculen in het substraat met slechts enkele tienden van nm (meerdere Å ) om de kleefkracht vele malen te vergroten. De laatste tijd Dogadkin en Kuleznev het concept wordt ontwikkeld, volgens welke op het grensvlak contactoppervlak van twee kleine of bijna volledig onverenigbare polymeren kunnen doorgaan met diffusie van de eindsegmenten van hun moleculen (segmentale diffusie). De grondgedachte voor dit standpunt is dat de compatibiliteit van polymeren toeneemt naarmate hun molecuulmassa afneemt. Bovendien kan de vorming van een sterke adhesieve binding niet alleen worden bepaald door de verstrengeling van moleculaire ketens in de contactzone als gevolg van bulkdiffusie, maar ook door de diffusie van moleculen van het ene polymeer over het oppervlak van een ander. Zelfs wanneer hechting het gevolg is van puur adsorptie-interacties, bereikt de kleefkracht bijna nooit zijn grenswaarde, omdat de actieve groepen van de adhesieve moleculen nooit precies op de actieve plaatsen van het substraat passen. Er kan echter worden aangenomen dat met een toename in de tijd of met een toename van de contacttemperatuur, de stapeling van moleculen perfecter zal worden als gevolg van oppervlaktediffusie van individuele segmenten van macromoleculen. Hierdoor zal de sterkte van de lijmverbinding toenemen. Volgens de diffusietheorie is de sterkte van een adhesieve binding te danken aan de gebruikelijke moleculaire krachten die werken tussen met elkaar verweven macromoleculen.

Soms kan de adhesie van polymeren niet worden verklaard in termen van hun interdiffusie en moet men zijn toevlucht nemen tot adsorptie- of elektrische concepten. Dit geldt bijvoorbeeld voor de hechting van volledig onverenigbare polymeren of voor de hechting van een elastomeer aan een polymeersubstraat, dat een verknoopt polymeer is met een zeer dicht ruimtelijk netwerk. In deze gevallen is de hechting echter meestal laag. Aangezien de diffusietheorie voorziet in de vorming van een sterke overgangslaag tussen de polymeren die de lijmnaad vormen, verklaart het gemakkelijk de discrepantie tussen het werk van delaminatie en het werk dat nodig is om de krachten tussen de lijm en het substraat te overwinnen. Bovendien maakt de diffusietheorie het mogelijk om de afhankelijkheid van het adhesiewerk van de delaminatiesnelheid te verklaren op basis van dezelfde principes waarop de verklaring van de verandering in de sterkte van een polymeermonster met een verandering in zijn reksnelheid is gebaseerd.

Naast algemene overwegingen die wijzen op de juistheid van de diffusietheorie van adhesie, zijn er experimentele gegevens die in het voordeel spreken. Waaronder:

positieve invloed op adhesieEnautohesie van polymeren het verhogen van de duur en temperatuur van het contact tussen de lijm en het substraat;
een toename van de adhesie met een afname van , polariteit en polymeren;
een sterke toename van de adhesie met een afname van het gehalte aan korte zijtakken in het adhesieve molecuul, enz.

De invloed van de factoren die een toename van de adhesie of autohesie van polymeren veroorzaken, correleert volledig met hun invloed op de diffusiecapaciteit van macromoleculen.

Resultaten van een kwantitatieve test van de diffusietheorie polymeer adhesie door de experimenteel gevonden en theoretisch berekende afhankelijkheden van het werk van delaminatie van een autohesieve verbinding te vergelijken met de contacttijd en mol. de massa's polymeren bleken goed overeen te komen met het concept van het diffusiemechanisme van de vorming van een autohesieve binding. Diffusie van macromoleculen bij contact van twee polymeren is ook experimenteel bewezen door directe methoden, in het bijzonder met behulp van elektronenmicroscopie. Observatie van de contactgrens tussen twee compatibele polymeren in een viskeuze of zeer elastische toestand toonde aan dat deze in de tijd vervaagt, en dus meer hoe hoger de temperatuur. Waarden diffusiesnelheid: polymeren, berekend uit de breedte van de wazige zone, bleken vrij hoog te zijn en maken het mogelijk om de vorming van een adhesieve binding tussen de polymeren te verklaren.

Al het bovenstaande verwijst naar het eenvoudigste geval, wanneer de aanwezigheid van supramoleculaire structuren in het polymeer zich praktisch niet manifesteert in de beschouwde processen en eigenschappen. In het geval van polymeren, waarvan het gedrag sterk wordt beïnvloed door het bestaan van supramoleculaire structuren, kan diffusie worden bemoeilijkt door een aantal specifieke verschijnselen, bijvoorbeeld gedeeltelijke of volledige diffusie van moleculen van een supramoleculaire formatie in één laag naar een supramoleculaire vorming in een andere laag.

Adhesie door chemische interactie

In veel gevallen kan adhesie niet worden verklaard door fysieke, maar door chemische interacties tussen polymeren. In dit geval zijn de exacte grenzen tussen adhesie als gevolg van: fysieke krachten en adhesie als gevolg van chemische interactie kan niet worden vastgesteld. Er is reden om aan te nemen dat er chemische bindingen kunnen ontstaan tussen de moleculen van bijna alle polymeren die actieve functionele groepen bevatten, tussen dergelijke moleculen en oppervlakken van metaal, glas, enz., vooral als deze zijn bedekt met een oxidefilm of een erosielaag producten. Er moet ook rekening mee worden gehouden dat rubbermoleculen dubbele bindingen bevatten, die onder bepaalde omstandigheden hun chemische activiteit bepalen.

De weloverwogen theorieën, gebaseerd op de overheersende rol van een specifiek proces of fenomeen bij de vorming of vernietiging van een adhesieve binding, zijn van toepassing op verschillende gevallen van adhesie.of zelfs op verschillende aspecten van dit fenomeen. Dus, moleculaire theorie van adhesie beschouwt alleen het eindresultaat van de vorming van een lijmverbinding en de aard van de krachten die tussen de lijm en het substraat werken. diffusie theorie, integendeel, verklaart alleen de kinetiek van de vorming van een adhesieve binding en is alleen geldig voor de hechting van min of meer onderling oplosbare polymeren. IN elektrische theorie de belangrijkste aandacht wordt besteed aan de overweging van de vernietigingsprocessen van lijmverbindingen. Dus een uniforme theorie die verklaart: adhesieverschijnselen, nee, en dat kan waarschijnlijk ook niet. In verschillende gevallen is de hechting het gevolg van verschillende mechanismen, zowel afhankelijk van de aard van de ondergrond en de lijm, als van de voorwaarden voor de vorming van een lijmverbinding; veel gevallen van hechting kunnen worden verklaard door de werking van twee of meer factoren.

keer bekeken

Opslaan in Odnoklassniki Opslaan in VKontakte